• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.88.2-88.2
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• 2012

활성 물질의 원활한 확산을 위한 경사형 마이크로 기공과 넓은 반응 면적을 제공하는 나노 기공을 동시에 가지는 하이브리드 다공성 구리의 전기화학적 합성법이 보고된 이후, 이를 기능성 전기화학 장치에 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만, 구리는 일반적으로 전기화학적 비활성 물질이기 때문에 전극 활물질로서 직접 활용되는 것은 극히 제한적이다. 또한, 전해 도금에 의하여 합성되므로 비전도성 기재 위에 형성이 불가능하여, 비전도성 기재가 기본이 되는 장치에 적용하는 것 역시 어렵다. 본 연구에서는 전해 도금법을 기본으로 하여 마이크로-나노 하이브리드 다공성 구조를 가지는 니켈을 전도성 및 비전도성 기재 위에 형성하였다. 전도성 기재 위에 제조된 니켈의 구조는 전반적으로 기존의 다공성 구리와 거의 유사하였으나 마이크로 기공의 밀도와 수지상의 형태에 있어 차이점을 보였다. 비전도성 기재 위에 형성된 니켈의 경우에는 중간 열처리 과정으로 인해 나노 수지상 구조의 다소간의 뭉침이 발견될 뿐 전도성 기재 위에 형성된 니켈과 구조가 동일하였다. 전도성 및 비전도성 기재 위에 형성된 니켈 다공성 구조를 기본을 하여 각각 전기화학적 캐패시터용 전극과 연료전지용 전극을 제작하였고, 기본적인 전기화학 특성을 파악하여 니켈 다공성 구조의 응용 가능성을 타진하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.1
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• pp.11-24
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• 2014

In this study, the characteristics of the propagation of dam-break wave through a porous structure in a water tank is numerically analyzed by using the three-dimensional numerical model (ANSYS CFX model). As results of comparison between the existing measured and simulated water depth distributions in and around a porous structure, the agreement is relatively well satisfied. Moreover, for the case of the presence in part of a porous structure in a water tank, the three-dimensional flow structure is numerically analyzed In general, compared with in the area with a porous structure, the abrupt variation of water depth occurs in the area without a porous structure. It is shown that the porous structure can play a role to decrease the abrupt variation of water depth.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.326-326
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• 2012

ZnS를 합성하는 방법 중 thioacetamide (TAA)를 녹인 물에 ZnO template를 넣어서 황화시키는 방법이 있다. 이 방법은 실험과정이 간편할 뿐만 아니라 그 반응양의 조절도 용이해 ZnS-ZnO core-shell 구조나 ZnS hollow 구조 등을 만드는데 널리 사용되고 있다. 그러나 다양한 형태의 ZnS 구조체 합성에 관한 연구는 활발한 반면, ZnS의 상형성 과정이나 구조 변화와 같은 ZnO의 황화 과정 기구에 관한 연구는 매우 미비한 실정이다. ZnS는 기본적으로 저온에서는 cubic sphalerite 구조를, 고온에서는 hexagonal wurtzite 구조를 안정상으로 가진다. 또한, 8H나 15R 등과 같은 다양한 polytype 구조도 존재한다. 그러나 다양한 구조에서 비슷한 면간거리가 존재하기 때문에 결정구조의 분석이 어려운 실정이다. 이러한 비슷한 면간거리를 가지는 ZnS 등의 결정구조 분석에 있어 원자배열을 직접적으로 관찰할 수 있는 투과전자현미경 (TEM, transmission electron microscopye)을 이용한 연구는 큰 강점을 가진다. 본 연구에서는 다공성 ZnO 막을 황화시켜 형성된 ZnS 막의 미세구조 특성을 분석하였다. 다공성 ZnO 막은 패턴된 Si (111) 기판 위에 스핀코팅법을 이용하여 4,000 rpm의 속도로 증착되었으며 ZnO 결정화를 위해 150 도와 500도에서 각각 drying과 후열처리를 수행하였다. 이렇게 만들어진 ZnO 막을 TAA를 녹인 물에 넣어 48 시간 동안 반응시켰고 최종적으로 ZnS 막을 생성하였다. 다공성 ZnS 막의 미세구조를 분석하기 위해 주사전자현미경 (SEM, scanning electron microscope), X-선 회절분석기 (XRD, x-ray diffractometer), 그리고 투과전자현미경을 이용하였으며, 정확한 결정구조 분석을 위하여 결정구조 시뮬레이션을 병행하였다.

• Membrane Journal
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• v.11 no.1
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• pp.29-37
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• 2001

본 논문은 인공 진피와 조직공학용 scaffold로 이용하기 위해 다공성 membrane로서 gelatin-based sponge의 효율성을 연구하였다. 불용성의 다공성 membrane은 1-ethyl-(3-3dimethylaminopropyl)carbodiimide(EDC)로 가교하여 제조하였다. Fourier-transformed infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electron microscopy(SEM) 그리고 Instron analysis로 다공성 membrane의 특성을 조사하였다. 다공성 membrane은 용적당 큰 표면적을 제공하는 micro porous한 구조를 가지고 있다. Gelatin/hyaluronic acid (HA) membrane의 공경크기는 40~200$\mu\textrm{m}$이다. HA의 첨가는 다공성 membrane의 기계적 강도와 세포부착능력에 영향을 미쳤다. Gelatin/HA 다공성 membrane의 압축강도는 collagen과 비슷하며, 세포배양과 인공진피 transplantation에 있어서의 충분한 기계적 강도를 가지고 있다. Fibroblasts를 함유한 진피기질을 제조하기 위해 직경 8mm의 다공성 membran에 4$\times$10(sup)5cells/membrane의 세포밀도로 fibroblast를 배양하였다. GH91 porous membrane에서의 fibroblast 부착성은 GH55 porous membrane에서보다 우수하였다. 삼차원 구조의 gelatin/HA membrane matrix에서의 fibroblast의 배양은 생체내 조건과 유사한 생리적 환경을 제공하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.395.2-395.2
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• 2014

백색유기발광소자는 낮은 구동전압, 낮은 소비전력, 높은 명암비, 넓은 시야각과 높은 박막 특성으로 친환경 에너지와 관련해 주목을 받고 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다. 백색 유기발광소자는 주로 R-G-B 영역의 발광층을 적층하여 제작한다. 하지만 전압의 변화에 따라 재결합 영역이 변화되면서, 색 안정성이 불안정한 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 높은 색 안정성을 나타내는 백색 유기발광소자를 제작하기 위해 저분자와 고분자 혼합 발광층 구조를 사용하였다. 두 가지 이상의 고분자 혼합물을 스핀코팅하여 박막을 형성한 후, 열처리에 의한 상분리 현상을 이용하여 선택적으로 한가지 고분자 물질을 제거하여 적색 다공성 고분자 발광층을 형성하였다. 적색 다공성 고분자 발광층 위에 저분자 발광물질을 적층하여 홀주입을 향상하여 청색 발광층을 형성한다. 적색 다공성 고분자 발광층 물질과 혼합되는 고분자 물질의 혼합 비율과 혼합 층 두께에 따른 적색 고분자 다공성 박막의 변화를 원자힘 현미경을 통하여 관찰하였다. 혼합된 두 고분자 물질의 분자량의 차이에 의한 응집도의 차이로 인하여 혼합물 박막의 두께가 얇아지면서 미세구조의 경사도가 높아지고, 적색 다공성 고분자 발광층의 미세구조의 형태는 두 가지 고분자 혼합물의 혼합 비율의 변화에 따라 미세구조의 밀도가 높아진다. 본 연구 결과는 저분자와 고분자 혼합 발광층 구조를 사용하는 백색 유기발광소자의 색 안정성과 효율 향상에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.250-250
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• 2015

사람의 후각으로 감지할 수 없는 독성, 폭발성 가스로 인한 사고 발생률이 높아지면서 고감도의 가스 센서 필요성이 증가 되고 있다. 본 연구에서는 안정적인 가스 감지를 위해 물리기상증착의 다양한 공정 조건을 변화시켜 다공성 나노구조의 $SnO_2$ 가스 검지 전극층을 제작하였다. SEM 분석을 통하여 $SnO_2$ 가스 검지층이 다공성 나노 구조를 지님을 확인하였고, TEM 분석을 통하여 $SnO_2$ 입자간의 안정적인 접합을 확인하였다. 또한 다공성 나노 구조의 $SnO_2$를 가스 검지층으로 사용하여 가스센서를 제작하였고, 가스 농도에 따른 감도 변화를 확인 할 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.30 no.3
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• pp.114-122
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• 2018

This paper introduces a non-hydrostatic wave model SWASH for simulating wave interactions with porous structures. This model calculates the flow in porous media based on volume-averaged Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (VARANS) in ${\sigma}$-coordinate. The empirical coefficients of resistance used to account for the flow in a porous media often need to be measured or calibrated. In this study, the empirical resistance coefficients used in the model are calibrated and validated using laboratory experiments, involving dam-break flow through porous media, and solitary wave interactions with a porous structure. It is shown that the agreement between experimental and numerical results is generally satisfactory. It is also confirmed that non-hydrodynamic model, SWASH, is computationally much more efficient than the three-dimensional porous flow models based on VOF approach.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.99.2-99.2
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• 2017

전이금속 산화물은 비교적 높은 용량 (700~1000 mAh/g)을 갖기 때문에 차세대 리튬전지용 음극으로서 많은 연구가 진행되어 왔다. 나노 코어-쉘 구조의 다공성 전이금속/전이금속 산화물 구조는 높은 비 표면적의 산화물과 높은 전기전도성을 가지는 금속 코어로 구성되어 고효율 리튬전지에 적용가능하다. 본 연구에서는 구리 소재 상에 나노코어구조의 구리/코발트 입자를 전기화학적으로 석출시킨 후 구리의 산화가 일어나지 않는 전해질/전위 조건에서 코발트만 선택적으로 산화시켜 코어-쉘 구조의 다공성 전이금속/전이금속 산화물 구조를 얻을 수 있었다. 제조된 나노 코어-쉘 구조의 다공성 전이금속/전이금속 산화물 입자를 리튬전지의 음극으로 사용하여 매우 우수한 충/방전 안정성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.85.1-85.1
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• 2018

고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술은 타겟에서 방출된 금속 원자들이 타겟 주변에서 서로 충돌하여 나노입자를 형성한 후 기판으로 입자를 이송시켜 나노 구조를 지니는 박막을 성장시키는 기술이다. 고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술로 제작한 다공성 박막은 열린 기공 구조를 지니고 있기 때문에 외부 기체의 확산이 용이하고 비표면적이 높다는 특징을 가지고 있다. 특히 금속 공기 이차전지 등의 배터리의 경우 전극의 비표면적이 성능을 결정하는 중요한 인자이므로 금속판을 사용하는 경우 대비 비표면적이 높은 나노구조를 사용할 경우 용량 증대에 유리하다. 본 연구에서는 공정 압력, 공정 파워, 타겟과 기판과의 거리, 칠러 온도 등 증착 공정 변수를 제어하여 표면적이 높은 아연 나노 구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM을 이용하여 미세구조 및 두께를 관찰하였으며, 박막 증착 전후의 무게를 측정하여 기공률을 계산하였다. 또한 XRD 분석을 통하여 결정성 및 결정의 크기를 확인하였다. 이렇게 제작된 고표면적 다공성 Zn 금속박막을 응용하여 아연 전지 성능 평가를 진행하였다.